Serie motorer. Elektromekaniske egenskaber for serie-exciterede DC-motorer Karakteristika af serie-exciterede DC-motorer

32. Mekaniske egenskaber ved ED jævnstrøm

Serie DC motor: Den mekaniske karakteristiske ligning har formen:

, hvor ω - rotationsfrekvens, rad/s; Rob - modstand af seriens excitationsvikling, Ohm; α er koefficienten for lineær afhængighed (til en første tilnærmelse) af den magnetiske flux på ankerstrømmen.

Rotationshastigheden af ​​denne motor styres ved at indføre yderligere modstand i ankerkredsløbet. Jo større den er, jo stejlere er de mekaniske egenskaber (fig. 17.5, b). Hastigheden styres også ved at shunte ankeret.

Ud fra betragtning af fig. det følger heraf, at den pågældende motors mekaniske egenskaber (naturlige og rheostatiske) er bløde og hyperbolske. Ved lav belastning stiger omdrejningshastigheden kraftigt og kan overstige den maksimalt tilladte værdi ( motoren kører i "distribution"). Derfor kan sådanne motorer ikke bruges til at drive mekanismer, der fungerer i tomgang eller ved lav belastning (forskellige maskiner, transportører osv.). Typisk er den mindste tilladte belastning (0,2 - 0,25) IН0М; kun motorer lav strøm(tiere watt) bruges til at fungere i enheder, hvor tomgang er mulig. For at forhindre, at motoren kører uden belastning, er den forbundet til drivmekanismen stift (ved hjælp af et geartog eller en blindkobling); Brugen af ​​remtræk eller friktionskobling til aktivering er uacceptabel.

På trods af denne ulempe er motorer med sekventiel excitation meget udbredt i forskellige elektriske drev, især hvor der er en ændring i belastningsmoment over et bredt område og vanskelige startforhold (løfte- og drejemekanismer, trækkraft osv.). Dette forklares med, at den bløde karakteristik af den pågældende motor er mere gunstig for de specificerede driftsforhold end den hårde karakteristik af den parallel-exciterede motor.

Uafhængigt exciteret DC-motor: Et karakteristisk træk ved motoren er, at dens feltstrøm er uafhængig af ankerstrømmen (belastningsstrømmen), da forsyningen til feltviklingen i det væsentlige er uafhængig. Hvis man ser bort fra den demagnetiserende effekt af ankerreaktionen, kan vi derfor omtrent antage, at motorfluxen ikke afhænger af belastningen. Derfor vil den mekaniske karakteristik være lineær.

Den mekaniske karakteristiske ligning har formen: hvor ω - rotationsfrekvens, rad/s; U er den spænding, der påføres ankerkredsløbet, V; F - magnetisk flux, Wb; Rя, Rд - ankermodstand og yderligere i dets kredsløb, Ohm: α - motorens designkonstant.

hvor p er antallet af motorpolpar; N er antallet af aktive ledere af motorarmaturet; α er antallet af parallelle grene af ankerviklingen. Motormoment, N*m.

- EMF for en jævnstrømsmotor, V. Med en konstant magnetisk flux Ф = const, forudsat at c = к Ф, Derefter udtrykket for drejningsmoment, N*m:

1. Mekanisk karakteristik e, opnået for betingelserne Rd = O, Rv = 0, dvs. ankerspændingen og motorens magnetiske flux er lig med de nominelle værdier, kaldet naturlig (fig. 17.6).

2, hvis Rd > O (Rv = 0), opnås kunstige reostatiske karakteristika 1 og 2, der passerer gennem punktet ω0 - maskinens ideelle tomgangshastighed. Jo mere Poison, jo bedre egenskaber.

3. Hvis du ændrer spændingen ved ankerterminalerne ved hjælp af en konverter, forudsat at Rd = 0 og Rv = 0, så har de kunstige mekaniske karakteristika formen 3 og 4 og løber parallelt med den naturlige og jo lavere spændingsværdien er, den nederste.

4, Ved den nominelle ankerspænding (Rd = 0) og et fald i den magnetiske flux (Rv > 0), har karakteristikkerne formen 5 og jo lavere magnetisk flux, jo højere jo naturligt og stejlere går det.

DC-motor med blandet excitation: Karakteristikaene for disse motorer ligger mellem karakteristikaene for parallel- og seriemotorer.

Når de serielle og parallelle magnetiseringsviklinger er forbundet i overensstemmelse, har den blandede magnetiseringsmotor et større startmoment sammenlignet med den parallelle magnetiseringsmotor. Når excitationsviklingerne tændes i modsatte retninger, får motoren en stiv mekanisk karakteristik. Efterhånden som belastningen øges, øges den magnetiske flux af serieviklingen og, fratrukket fluxen af ​​parallelviklingen, reduceres den totale excitationsflux. I dette tilfælde falder motorens omdrejningstal ikke blot ikke, men kan endda stige (fig. 6.19). I begge tilfælde eliminerer tilstedeværelsen af ​​en magnetisk flux i den parallelle vikling motorens "afstand"-tilstand, når belastningen fjernes.

Oprettelse af en magnetisk flux for at generere et drejningsmoment. Induktoren skal indeholde enten permanente magneter eller excitationsvikling. Induktoren kan være en del af både rotoren og statoren. I motoren vist i fig. 1, består excitationssystemet af to permanente magneter og er en del af statoren.

Typer af kommutatormotorer

I henhold til statorens design kan en kommutatormotor være enten.

Diagram af en permanent magnet børstet motor

Børstet motor jævnstrøm (DCSC) med permanente magneter er den mest almindelige blandt DCSC'er. Denne motor inkluderer permanente magneter, der skaber et magnetfelt i statoren. Commutator DC-motorer med permanente magneter (CMDC PM) bruges normalt i applikationer, der ikke kræver store kapaciteter. PM DC-motorer er billigere at producere end kommutatormotorer med feltviklinger. I dette tilfælde er drejningsmomentet for PM DC begrænset af feltet af statorens permanente magneter. Permanent magnet DCDC reagerer meget hurtigt på spændingsændringer. Takket være det konstante statorfelt er det nemt at styre motorhastigheden. Ulempen ved en permanent magnet DC-motor er, at magneterne over tid mister deres magnetiske egenskaber, hvilket resulterer i et reduceret statorfelt og reduceret motorydelse.

Fordele:
• bedste pris/kvalitetsforhold
• højt øjeblik på lave omdrejninger
• hurtig reaktion på spændingsændringer

Fejl:
• permanente magneter over tid, såvel som under påvirkning høje temperaturer mister deres magnetiske egenskaber

Kommutatormotor med feltviklinger

I henhold til statorviklingens tilslutningsdiagram kommutatormotorer med feltviklinger er opdelt i motorer:

Uafhængigt excitationskredsløb

Parallelt excitationskredsløb

Serie excitationskredsløb

Blandet excitationskredsløb

Motorer uafhængig Og parallel excitation

I uafhængigt exciterede elektriske motorer er feltviklingen ikke elektrisk forbundet med viklingen (figur ovenfor). Normalt adskiller magnetiseringsspændingen U OB sig fra spændingen i ankerkredsløbet U. Hvis spændingerne er ens, så er excitationsviklingen forbundet parallelt med ankerviklingen. Brugen af ​​uafhængig eller parallel excitation i et elektrisk motordrev bestemmes af det elektriske drivkredsløb. Disse motorers egenskaber (karakteristika) er de samme.

I parallel-excitationsmotorer er feltviklingen (induktor) og ankerstrømmene uafhængige af hinanden, og den samlede motorstrøm er lig med summen af ​​feltviklingsstrømmen og ankerstrømmen. I løbet af Normal drift, med stigende spænding forsyning øger den samlede motorstrøm, hvilket fører til en stigning i stator- og rotorfelterne. Når den samlede motorstrøm stiger, stiger hastigheden også, og drejningsmomentet falder. Når motoren er belastet Armaturstrømmen stiger, hvilket resulterer i en stigning i ankerfeltet. Når ankerstrømmen stiger, falder induktorstrømmen (excitationsviklingen), som et resultat af hvilket induktorfeltet falder, hvilket fører til et fald i motorhastigheden og en stigning i drejningsmomentet.

Fordele:
• næsten konstant drejningsmoment ved lave hastigheder
• gode justeringsegenskaber
• intet tab af magnetisme over tid (da der ikke er nogen permanente magneter)

Fejl:
• dyrere end KDPT PM
• motoren går ud af kontrol, hvis induktorstrømmen falder til nul

Kommutatorens parallel-excitationsmotor har et faldende drejningsmoment med høj hastighed og højt, men mere konstant drejningsmoment ved lave hastigheder. Strømmen i induktor- og ankerviklingerne afhænger således ikke af hinanden samlet strøm elektrisk motor er lig med summen af ​​induktor- og ankerstrømmene. Som resultat denne type motorer har fremragende egenskaber hastighedskontrol. Den shunt-viklede børstede jævnstrømsmotor bruges typisk i applikationer, der kræver effekt større end 3 kW, især i bilindustrien og industrielle applikationer. Sammenlignet med en parallel excitationsmotor mister den ikke sine magnetiske egenskaber over tid og er mere pålidelig. Ulemperne ved en parallel magnetiseringsmotor er højere omkostninger og muligheden for, at motoren går ud af kontrol, hvis induktorstrømmen falder til nul, hvilket igen kan føre til motorfejl.

I serie-exciterede elmotorer er excitationsviklingen forbundet i serie med ankerviklingen, og excitationsstrømmen er lig med ankerstrømmen (I in = I a), hvilket giver motorerne særlige egenskaber. Ved små belastninger, når ankerstrømmen er mindre end mærkestrømmen (I a < I nom), og motorens magnetiske system ikke er mættet (F ~ I a), er det elektromagnetiske drejningsmoment proportionalt med kvadratet af strømmen i ankerviklingen:

• hvor M – , N∙m,
• c M er en konstant koefficient bestemt af design motorparametre,
• Ф – hovedmagnetisk flux, Wb,
• I a – ankerstrøm, A.

Efterhånden som belastningen øges, bliver motorens magnetiske system mættet, og proportionaliteten mellem strømmen I a og den magnetiske flux F bliver overtrådt. Med betydelig mætning øges den magnetiske flux Ф praktisk talt ikke med stigende Ia. Grafen for afhængigheden M=f(I a) i den indledende del (når magnetsystemet ikke er mættet) har form som en parabel, derefter afviger den ved mætning fra parablen og i området for tungt belastninger bliver til en lige linje.

Vigtig: Det er uacceptabelt at forbinde serie-exciterede motorer til netværket i tomgang (uden belastning på akslen) eller med en belastning mindre end 25% af den nominelle belastning, da ved lave belastninger stiger ankerets rotationsfrekvens kraftigt og når værdier hvor mekanisk ødelæggelse af motoren er mulig, derfor i drev Med sekventielle excitationsmotorer er det uacceptabelt at bruge et remtræk, hvis det går i stykker, går motoren i tomgang. Undtagelsen er seriemagnetiseringsmotorer med en effekt på op til 100-200 W, som kan fungere i tomgang, da deres effekt af mekaniske og magnetiske tab ved høje rotationshastigheder svarer til motorens nominelle effekt.

Seriemagnetiseringsmotorers evne til at udvikle et stort elektromagnetisk drejningsmoment giver dem gode startegenskaber.

Den seriespændte kommutatormotor har højt drejningsmoment ved lave hastigheder og udvikler sig høj hastighed når der ikke er nogen belastning. Denne elektriske motor er ideel til enheder, der skal udvikle et højt drejningsmoment (kraner og spil), da strømmen af ​​både statoren og rotoren stiger under belastning. I modsætning til parallelle magnetiseringsmotorer har en seriemagnetiseringsmotor ikke en nøjagtig hastighedskontrolkarakteristik, og i tilfælde af kortslutning i magnetiseringsviklingen kan den blive ukontrollerbar.

En blandet excitationsmotor har to feltviklinger, en af ​​dem er forbundet parallelt med ankerviklingen og den anden i serie. Forholdet mellem viklingernes magnetiseringskræfter kan være forskelligt, men normalt skaber en af ​​viklingerne en større magnetiseringskraft og denne vikling kaldes hovedviklingen, den anden vikling kaldes hjælpeviklingen. Feltviklingerne kan tændes på en koordineret og modstrøms måde, og følgelig skabes den magnetiske flux af summen eller forskellen af ​​viklingernes magnetiseringskræfter. Hvis viklingerne er forbundet i overensstemmelse hermed, er hastighedsegenskaberne for en sådan motor placeret mellem hastighedskarakteristikaene for parallelle og seriemæssige excitationsmotorer. Modkobling af viklinger anvendes, når det er nødvendigt at opnå en konstant omdrejningshastighed eller en forøgelse af omdrejningshastigheden med stigende belastning. Således nærmer ydelsesegenskaberne for en blandet excitationsmotor sig en parallel eller serie excitationsmotor, afhængigt af hvilken af ​​excitationsviklingerne der spiller hovedrollen

Elektriske motorer drevet af jævnstrøm bruges meget sjældnere sammenlignet med motorer drevet af jævnstrøm. vekselstrøm. I levevilkår DC-motorer bruges i børns legetøj, drevet af almindelige DC-batterier. I fremstillingen driver DC-motorer forskellige enheder og udstyr. De er drevet af kraftige batterier.

Design og funktionsprincip

DC-motorer ligner i design til AC-synkronmotorer, hvor forskellen er typen af ​​strøm. Simple motordemonstrationsmodeller brugte en enkelt magnet og en ramme med strøm, der passerer gennem den. En sådan enhed blev betragtet som et simpelt eksempel. Moderne motorer er perfekte komplekse enheder, der er i stand til at udvikle stor kraft.

Motorens hovedvikling er ankeret, som forsynes med strøm gennem kommutatoren og børstemekanismen. Han forpligter sig rotationsbevægelse i det magnetiske felt, der dannes af statorens poler (motorhus). Armaturet er lavet af flere viklinger lagt i dets riller og sikret der med en speciel epoxyforbindelse.

Statoren kan bestå af feltviklinger eller permanente magneter. I laveffekt motorer der anvendes permanente magneter, og i motorer med øget effekt er statoren udstyret med feltviklinger. Statoren er lukket i enderne med dæksler med indbyggede lejer, der tjener til at rotere ankerakslen. En køleventilator er fastgjort til den ene ende af denne aksel, som skaber lufttryk og cirkulerer det gennem indersiden af ​​motoren under drift.

Driftsprincippet for en sådan motor er baseret på Amperes lov. Når du placerer en trådramme i et magnetfelt, vil den rotere. Strømmen, der passerer gennem det, skaber et magnetfelt omkring sig selv, der interagerer med det eksterne magnetfelt, hvilket fører til rotation af rammen. I moderne motordesign spilles rammens rolle af en armatur med viklinger. Der tilføres strøm til dem, som følge heraf dannes der en strøm omkring ankeret, som får det til at rotere.

Til skiftevis at levere strøm til armaturviklingerne anvendes specielle børster lavet af en legering af grafit og kobber.

Ledningerne til ankerviklingerne er kombineret til en enhed, kaldet en samler, lavet i form af en ring af lameller, der er fastgjort til ankerakslen. Når akslen roterer, leverer børsterne skiftevis strøm til ankerviklingerne gennem kommutatorlamellerne. Som et resultat roterer motorakslen med ensartet hastighed. Jo flere viklinger ankeret har, jo mere ensartet vil motoren fungere.

Børstesamlingen er den mest sårbare mekanisme i motordesignet. Under drift gnider kobber-grafitbørster mod kommutatoren, gentager dens form og presses mod den med konstant kraft. Under drift slides børsterne, og ledende støv, som er et produkt af dette slid, sætter sig på motordelene. Dette støv skal fjernes med jævne mellemrum. Støvfjernelse udføres normalt med luft under højt tryk.

Børster kræver periodisk bevægelse i rillerne og blæser med luft, da ophobet støv kan få dem til at sætte sig fast i styrerillerne. Dette vil få børsterne til at hænge over kommutatoren og få motoren til at fejle. Børster skal periodisk udskiftes på grund af slid. Kommutator-slid forekommer også, hvor kommutatoren kommer i kontakt med børsterne. Derfor, når det er slidt, fjernes ankeret, og kommutatoren drejes på en drejebænk. Efter rillning af kommutatoren slibes isoleringen mellem kommutatorens lameller ned til en lille dybde, så den ikke ødelægger børsterne, da dens styrke væsentligt overstiger børsternes styrke.

Slags

DC elektriske motorer er opdelt efter arten af ​​excitation:

Uafhængig excitation

Med denne type excitation er viklingen forbundet med en ekstern strømkilde. I dette tilfælde svarer motorparametrene til den tændte motor permanente magneter. Rotationshastigheden justeres af modstanden af ​​ankerviklingerne. Hastigheden styres af en speciel styrereostat, der er forbundet til excitationsviklingskredsløbet. Hvis modstanden falder betydeligt, eller kredsløbet går i stykker, stiger ankerstrømmen til farlige værdier.

Elektriske motorer med uafhængig excitation må ikke startes uden belastning eller med en lille belastning, da dens hastighed vil stige kraftigt, og motoren vil svigte.

Parallel excitation

Felt- og rotorviklingerne er forbundet parallelt med én strømkilde. Med denne ordning er feltviklingsstrømmen betydeligt lavere end rotorstrømmen. Parametrene for motorerne bliver for stive, de kan bruges til at drive ventilatorer og værktøjsmaskiner.

Motorhastighedsstyringen leveres af en reostat i et seriekredsløb med feltviklingerne eller i rotorkredsløbet.

Sekventiel excitation

I dette tilfælde er den spændende vikling forbundet i serie med ankeret, som et resultat af hvilken den samme strøm passerer gennem disse viklinger. En sådan motors rotationshastighed afhænger af dens belastning. Motoren må ikke startes i tomgang uden belastning. Imidlertid har en sådan motor anstændige startparametre, så et lignende kredsløb bruges i tunge elektriske køretøjer.

Blandet spænding

Denne ordning involverer brugen af ​​to feltviklinger placeret i par på hver pol af motoren. Disse viklinger kan forbindes på to måder: med summeringen af ​​fluxene eller med deres subtraktion. Som følge heraf kan den elektriske motor have de samme egenskaber som motorer med parallel eller serie excitation.

For at få motoren til at rotere i den anden retning, ændres polariteten på en af ​​viklingerne. For at styre motorens rotationshastighed og dens start bruges trinvis omskiftning af forskellige modstande.

Funktioner af drift

DC elektriske motorer er miljøvenlige og pålidelige. Deres største forskel fra AC-motorer er evnen til at justere rotationshastigheden over et bredt område.

Sådanne DC-motorer kan også bruges som generator. Ved at ændre strømmens retning i feltviklingen eller i ankeret kan du ændre motorens rotationsretning. Motorens akselhastighed justeres ved hjælp af en variabel modstand. I motorer med sekventielt kredsløb excitation, denne modstand er placeret i armaturkredsløbet og giver dig mulighed for at reducere rotationshastigheden med 2-3 gange.

Denne mulighed er velegnet til mekanismer med lang nedetid, da reostaten bliver meget varm under drift. En stigning i hastigheden skabes ved at inkludere en reostat i det spændende viklingskredsløb.

For motorer med parallelt magnetiseringskredsløb anvendes der også reostater i ankerkredsløbet for at reducere hastigheden til det halve. Hvis du tilslutter en modstand til excitationsviklingskredsløbet, vil dette give dig mulighed for at øge hastigheden op til 4 gange.

Brugen af ​​en reostat er forbundet med frigivelse af varme. Derfor erstattes rheostater i moderne motordesign af elektroniske elementer, der styrer hastigheden uden overdreven opvarmning.

Effektiviteten af ​​en jævnstrømsmotor påvirkes af dens effekt. Svage jævnstrømsmotorer er ineffektive og har en virkningsgrad på omkring 40 %, mens 1 MW elmotorer kan have en virkningsgrad på op til 96 %.

Fordele ved DC-motorer

• Små overordnede mål.
• Nem betjening.
• Enkelt design.
• Mulighed for anvendelse som strømgeneratorer.
• Hurtig start, især typisk for motorer med et sekventielt magnetiseringskredsløb.
• Mulighed for jævn justering af akselrotationshastighed.

Fejl

• Til tilslutning og drift skal du købe en speciel jævnstrømsforsyning.
• Høj pris.
• Tilstedeværelsen af ​​forbrugsmaterialer i form af kobber-grafit slidbørster og en slidt kommutator, hvilket reducerer levetiden betydeligt og kræver periodisk vedligeholdelse.

Anvendelsesomfang

Bred populære motorer DC stål i elektrisk transport. Sådanne motorer er normalt inkluderet i følgende designs:

• Elektriske køretøjer.
• Elektriske lokomotiver.
• Sporvogne.
• Elektrisk tog.
• Trolleybusser.
• Løfte- og transportmekanismer.
• Børnelegetøj.
• Industrielt udstyr med behov for at styre rotationshastigheden over et bredt område.

Naturlig hastighed og mekaniske egenskaber, anvendelsesområde

I serie-exciterede motorer er ankerstrømmen også excitationsstrømmen: jeg i = jeg a = jeg. Derfor varierer flowet Ф δ over et bredt område, og det kan vi skrive

(3)

(4)

Motorens hastighedskarakteristik [se udtryk (2)], vist i figur 1, er blød og har en hyperbolsk karakter. På kФ = const kurvetype n = f(jeg) vises med en stiplet linje. I det små jeg motoromdrejningstallet bliver uacceptabelt højt. Derfor er tomgang sekventielle magnetiseringsmotorer, med undtagelse af de mindste, ikke tilladt, og brugen af ​​et remtræk er uacceptabelt. Normalt minimal tilladt belastning P 2 = (0,2 – 0,25) P n.

Naturlig karakteristik af en seriespændt motor n = f(M) i overensstemmelse med relation (3) er vist i figur 3 (kurve 1 ).

Siden parallel-exciterede motorer M ∼ jeg, og for seriespændte motorer ca M ∼ jeg² og ved opstart er tilladt jeg = (1,5 – 2,0) jeg n, så udvikler serie-exciterede motorer et væsentligt større startmoment sammenlignet med parallel-exciterede motorer. Desuden parallelt spændte motorer n≈ const, og for sekventielle excitationsmotorer, ifølge udtryk (2) og (3), ca. R a = 0)

n ∼ U / jeg ∼ U / √M .

Derfor parallel-exciterede motorer

P 2 = Ω × M= 2π × n × M ∼ M ,

og til seriespændte motorer

P 2 = 2π × n × M ∼ √ M .

Således for seriespændte motorer, når belastningsmomentet ændres M st = M over et bredt område varierer effekten inden for mindre grænser end ved parallelmagnetiseringsmotorer.

Derfor er drejningsmomentoverbelastninger mindre farlige for seriespændte motorer. I denne henseende har seriespændte motorer betydelige fordele i tilfælde af barske forhold start og ændring af belastningsmomentet over et bredt område. De er meget udbredt til elektrisk trækkraft (sporvogne, metro, trolleybusser, el- og diesellokomotiver på jernbaner) og i løfte- og transportinstallationer.

Figur 2. Kredsløb til regulering af rotationshastigheden af ​​en serie-exciteret motor ved at shunte feltviklingen ( EN), armatur rangering ( b) og inklusion af modstand i ankerkredsløbet ( V)

Bemærk, at når omdrejningshastigheden stiger, skifter den serieaktiverede motor ikke til generatortilstand. I figur 1 er dette tydeligt af det faktum, at karakteristikken n = f(jeg) skærer ikke ordinataksen. Fysisk forklares dette ved, at når der skiftes til generatortilstand, for en given rotationsretning og en given spændingspolaritet, skal strømmens retning vendes, og retningen Elektromotorisk kraft(e.m.f.) E og polariteten af ​​polerne skal forblive uændret, men sidstnævnte er umuligt, når man ændrer retningen af ​​strømmen i excitationsviklingen. For at skifte seriemagnetiseringsmotoren til generatortilstand er det derfor nødvendigt at skifte enderne af excitationsviklingen.

Hastighedskontrol via feltsvækkelse

Regulering n ved at svække feltet eller ved at shunte feltet med en vis modstand R sh.v (Figur 2, EN), eller ved at reducere antallet af vindinger af excitationsviklingen, der indgår i arbejdet. I sidstnævnte tilfælde skal der sørges for passende ledninger fra feltviklingen.

Siden feltet vikling modstand R V og spændingsfaldet over det er lille, så R w.h skal også være lille. Modstandstab R sh.v er derfor små, og de samlede excitationstab under rangering er endda reduceret. Som følge heraf forbliver motorens effektivitet høj, og denne kontrolmetode er meget udbredt i praksis.

Ved omgåelse af excitationsviklingen, excitationsstrømmen fra værdien jeg falder til

og hastighed n stiger tilsvarende. I dette tilfælde får vi udtryk for hastigheden og de mekaniske egenskaber, hvis vi erstatter i lighederne (2) og (3) k F på k F k o.v, hvor

repræsenterer excitationsdæmpningskoefficienten. Ved regulering af hastigheden, ændring af antallet af omdrejninger af feltviklingen

k o.v = w v.slave / w i.fuld

Figur 3 viser (kurver 1 , 2 , 3 ) egenskaber n = f(M) for dette tilfælde af hastighedsregulering ved flere værdier k o.v (betydning k o.v = 1 svarer til naturlig karakteristik 1 , k r.v = 0,6 – kurve 2 , k r.v = 0,3 – kurve 3 ). Karakteristikaene er angivet i relative enheder og svarer til tilfældet hvornår kФ = const og R a* = 0,1.

Figur 3. Mekaniske karakteristika for en serie-exciteret motor ved på forskellige måder regulering af omdrejningshastighed

Hastighedskontrol ved armaturrangering

Ved shuntning af armaturet (Figur 2, b) strøm og excitationsflux øges og hastigheden falder. Siden spændingsfaldet R i × jeg lidt og kan derfor accepteres R ved ≈ 0, derefter modstanden R sh.a er praktisk talt under fuld netværksspænding, dens værdi bør være betydelig, tabene i den vil være store, og effektiviteten vil falde kraftigt.

Derudover er armaturshunting effektiv, når det magnetiske kredsløb ikke er mættet. I denne forbindelse anvendes armaturshunting sjældent i praksis.

I figur 3 kurve 4 n = f(M) kl

jeg w.a ≈ U / R w.a = 0,5 jeg n.

Hastighedskontrol ved at inkludere modstand i armaturkredsløbet

Hastighedsregulering ved at inkludere modstand i ankerkredsløbet (Figur 2, V). Denne metode giver dig mulighed for at regulere n ned fra den nominelle værdi. Da effektiviteten samtidig reduceres væsentligt, er denne reguleringsmetode af begrænset brug.

I dette tilfælde får vi udtryk for hastigheden og de mekaniske egenskaber, hvis vi erstatter i lighederne (2) og (3) R og på R et + R ra. Egenskab n = f(M) for denne metode til hastighedskontrol ved R pa* = 0,5 er vist i figur 3 som en kurve 5 .

Figur 4. Parallel- og serieforbindelse af seriemotorer for at ændre omdrejningshastigheden

Hastighedsregulering ved spændingsændring

På den måde kan du regulere n ned fra den nominelle værdi og samtidig opretholde høj effektivitet. Den overvejede styringsmetode anvendes i vid udstrækning i transportinstallationer, hvor en separat motor er installeret på hver drivaksel og styring udføres ved at skifte motorerne fra parallelforbindelse til netværket i serie (figur 4). I figur 3 kurve 6 repræsenterer en egenskab n = f(M) for dette tilfælde med U = 0,5U n.

Motordiagram. Sekventielt motordiagram excitation er vist i fig. 1,31. Den strøm, der forbruges af motoren fra netværket, strømmer gennem ankeret og feltviklingen forbundet i serie med ankeret. Derfor I = I i = I in.

Også forbundet i serie med ankeret er en startreostat R p, der ligesom en parallel excitationsmotor fjernes efter frigivelse.

Mekanisk ligningegenskaber. Den mekaniske karakteristiske ligning kan fås fra formel (1.6). Ved belastningsstrømme mindre end (0,8 - 0,9) I nom, kan vi antage, at motorens magnetiske kredsløb ikke er mættet, og den magnetiske flux Ф er proportional med strømmen I: Ф = kI, hvor k = konst. (På høje strømme koefficienten k falder lidt). Ved at erstatte Φ i (1.2), får vi M = C m kI hvorfra

Lad os erstatte Ф med (1.6):

n= (1.11)

Grafen svarende til (1.11) er vist i fig. 1,32 (kurve 1). Når belastningsmomentet ændres, ændres motorhastigheden kraftigt - egenskaber af denne type kaldes "bløde". På tomgang, når M » 0, øges motoromdrejningstallet uendeligt, og motoren "går vild".


Den strøm, der forbruges af en serie-exciteret motor, stiger mindre med stigende belastning end for en parallel-exciteret motor. Dette forklares ved, at samtidig med en stigning i strømmen, øges excitationsfluxen, og drejningsmomentet bliver lig med belastningsmomentet ved en lavere strøm. Denne funktion af den sekventielle excitationsmotor bruges, hvor der er betydelige mekaniske overbelastninger af motoren: i elektrificeret transport, i løfte- og transportmekanismer og andre enheder.

Frekvensreguleringrotation. Regulering af rotationshastigheden for DC-motorer, som nævnt ovenfor, er mulig på tre måder.

Ændring af magnetiseringen kan gøres ved at tænde for reostaten R p1 parallelt med magnetiseringsviklingen (se fig. 1.31) eller ved at tænde for reostaten R p2 parallelt med ankeret. Når rheostaten R р1 tændes parallelt med excitationsviklingen, kan den magnetiske flux Ф reduceres fra den nominelle til den minimale Ф min. I dette tilfælde vil motorhastigheden stige (i formel (1.11) falder koefficienten k). De mekaniske egenskaber, der svarer til dette tilfælde, er vist i fig. 1.32, kurver 2, 3. Når reostaten tændes parallelt med ankeret, øges strømmen i feltviklingen, magnetisk flux og koefficient k, og motorhastigheden falder. Mekaniske egenskaber for dette tilfælde er vist i fig. 1.32, kurver 4, 5. Rotationsstyring ved hjælp af en rheostat forbundet parallelt med ankeret anvendes dog sjældent, da effekttab i rheostaten og motorens effektivitet reduceres.

Ændring af omdrejningshastigheden ved at ændre modstanden af ​​ankerkredsløbet er muligt ved at forbinde reostaten R p3 i serie til ankerkredsløbet (fig. 1.31). Rheostat R p3 øger modstanden af ​​ankerkredsløbet, hvilket fører til et fald i rotationshastigheden i forhold til den naturlige karakteristik. (I (1.11) i stedet for R i skal du erstatte R i + R p3.) De mekaniske karakteristika for denne kontrolmetode er præsenteret i fig. 1.32, kurver 6, 7. En sådan regulering anvendes relativt sjældent pga store tab i kontrolreostaten.

Endelig er regulering af omdrejningshastigheden ved ændring af netspændingen, som ved parallelt-exciterede motorer, kun mulig i retning af at sænke omdrejningstallet, når motoren drives fra en separat generator eller en styret ensretter. De mekaniske egenskaber ved denne kontrolmetode er vist i fig. 1.32, kurve 8. Hvis der er to motorer, der kører på en fælles belastning, kan de skifte fra en parallelforbindelse til en seriel, spændingen U på hver motor halveres, og omdrejningshastigheden falder tilsvarende.

Motorbremsetilstandesekventiel excitation. Den regenerative bremsetilstand med energiforsyning til netværket er umulig i en serie-exciteret motor, da det ikke er muligt at opnå en rotationshastighed n>n x (n x = ).

Den omvendte bremsetilstand kan opnås, ligesom i en parallel magnetiseringsmotor, ved at skifte lederne til ankerviklingen eller feltviklingen.